专利名称：非接触供电装置和非接触充电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用电磁感应以非接触方式进行装置之间的电力传输的非接触供电装置以及包括非接触供电装置的非接触充电系统。
背景技术：
作为能够以非接触方式对诸如便携式电话和数字照相机等的便携式装置中所使用的二次电池(蓄电池)进行充电的装置，近年来众所周知有非接触供电装置。这种便携式装置和适用于该便携式装置的充电器各自包括用于传输充电电力的线圈。在这两个线圈之间发生电磁感应，由此从充电器向便携式装置传输AC(交流)电力。便携式装置将该AC电力转换成DC(直流)电力，以对作为便携式装置的电源的二次电池进行充电。采用这种非接触充电使得能够省略用于将充电器和便携式装置电连接的连接端子。然而，在线圈之间可能存在诸如夹子或硬币等的金属异物。例如，当线圈正产生高频磁通时，由于磁通泄漏而产生的过电流可能流向存在于该线圈附近的金属异物，使该金属异物发热，并对非接触供电装置产生影响。因而，已考虑了用于检测存在于线圈附近的金属异物的部件(例如，专利文献I)。现在将说明用于基于电流值来判断是否存在金属异物的方法。进行如下实验在金属异物配置在线圈附近的状态下，对流经该线圈等的电流的值进行测量。预先将金属异物存在于线圈附近的情况下所获得的电流值设置为非接触供电装置用的阈值。当测量出电流值超过该阈值时，非接触供电装置判断为存在金属异物并且显示警告或停止充电。
_5] 现有技术文献
_6] 专利文献专利文献I :日本特开2008-206231
发明内容
发明要解决的问题存在形状、材质和大小有所不同的各种金属异物。此外，金属异物存在的状况(温度以及线圈和异物之间的距离等)可能呈多样化。非接触供电装置由多个元件(二极管和电容器等)构成。即使在使用相同类型的元件的情况下，在制造过程中各元件的性能也可能改变。这导致非接触供电装置的性能发生变化。因而，在针对任意状况设置相同阈值的情况下，可能存在能够检测到金属异物的情况以及无法检测到金属异物的情况。为了防止无法检测到金属异物的情形，可以将阈值设置为相对低的值。在这种情况下，即使不存在金属异物，也可能发生检测到存在金属异物的误检测。因此，本发明的目的在于提供一种即使在性能和金属异物均存在变化的情况下也会检测到金属的非接触供电装置和非接触充电系统。用于解决问题的方案为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种非接触供电装置，用于以非接触方式从初级线圈向次级线圈供给电力。所述非接触供电装置包括所述初级线圈，其中向所述初级线圈供给交流电流以产生交变磁通；输入电流测量单元，用于在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的充电状态下，测量所述初级线圈的输入电流的电流值；以及判断单元，用于在所述输入电流测量单元在最新的检测周期内测量得到的最新的输入电流大于或等于通过将预先确定的电流值与基准电流值相加所获得的阈值的情况下，判断为检测到金属异物，其中所述基准电流值对应于所述输入电流测量单元在先前的检测周期内测量得到的输入电流的电流值。在一个示例中，所述阈值是第一阈值；在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈不相交的待机状态、或者用于判断所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈是否相交的认证状态下，在所述输入电流测量单元测量得到的最新的电流值大于或等于预先确定的第二阈值的情况下，所述判断单元判断为检测到金属异物；以及在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的所述充电状态下，在所述输入电流测量单元测量得到的最新的输入电流大于或等于所述第一阈值的情况下，所述判断单元判断为检测到 金属异物。在一个示例中，所述阈值是第一阈值；以及在所述输入电流测量单元测量得到的最新的输入电流大于或等于所述第一阈值的情况下或者在最新的电流值大于或等于预先确定的第二阈值的情况下，所述判断单元判断为检测到金属异物。在一个示例中，所述判断单元以固定周期更新所述基准电流值。在一个示例中，所述输入电流测量单元包括第一测量电阻器，其中在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈不相交的情况下，所述输入电流流经所述第一测量电阻器；以及第二测量电阻器，其中在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的情况下，所述输入电流流经所述第二测量电阻器，其中，所述第一测量电阻器的阻抗与所述第二测量电阻器的阻抗不同。在一个示例中，所述判断单元将I周期前的检测周期内测量得到的输入电流的电流值作为所述基准电流值进行保持，以及在最新的输入电流小于所述阈值的情况下，所述判断单元将该最新的输入电流作为新的基准电流值进行保持以更新基准电流值。本发明的另一方面提供一种非接触充电系统，包括非接触供电装置，其包括初级线圈，其中向所述初级线圈供给交流电流以产生交变磁通；以及非接触受电装置，其包括次级线圈，其与所述初级线圈所产生的交变磁通相交；转换单元，用于将从所述初级线圈经由所述次级线圈所供给的交流电流转换成直流电流；以及负载，其中向所述负载供给所述转换单元转换得到的直流电流，其中，所述非接触供电装置还包括输入电流测量单元，用于在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的充电状态下，测量所述初级线圈的输入电流的电流值；以及判断单元，用于在所述输入电流测量单元在最新的检测周期内测量得到的最新的输入电流大于或等于通过将预先确定的电流值与基准电流值相加所获得的阈值的情况下，判断为检测到金属异物，其中所述基准电流值对应于所述输入电流测量单元在先前的检测周期内测量得到的输入电流的电流值，以及所述非接触受电装置还包括负载电流控制单元，用于对通过所述转换单元转换成直流电流的负载电流进行恒流控制；充电电流控制单元，用于将所述负载电流作为充电电流供给至所述负载；以及受电侧测量单元，用于测量所述充电电流的电流值，其中，所述负载电流控制单元对所述负载电流进行恒流控制，以使所述负载电流的电流值低于所述充电电流的电流值，以及所述判断单元在所述负载电流控制单元正执行恒流控制的情况下进行判断。在一个示例中，在针对所述负载的充电电流低于所述负载电流的情况下，所述非接触受电装置发送用于通知这样的状况的信号，以及所述非接触供电装置在接收到所述信号时，改变所述预先确定的电流值。
图I是示出非接触充电系统的框图。图2(a)和(b)是示出金属异物存在于初级线圈附近的情形的示意图。图3(a)是示出电流值的差与第一阈值的时序图。
图3(b)是示出电流值和第二阈值的比较的时序图。
具体实施例方式现在将说明根据本发明的一个实施例的非接触充电系统。如图I所示，本实施例的非接触充电系统100包括非接触供电装置10和非接触受电装置20。首先，将说明非接触供电装置10。非接触供电装置10包括输入电流测量单元11，用于测量从外部电源E供给的输入电流；初级侧控制器(判断单元)12，用于执行与该输入电流的输入和输出有关的各种控制；以及振荡单元13，用于基于该输入电流来产生交变磁通。输入电流测量单元11接收从与非接触供电装置10相连接的外部电源E供给的输入电流，并测量电流值。输入电流测量单元11与初级侧控制器12相连接并将该输入电流供给至初级侧控制器12。此外，输入电流测量单元11向初级侧控制器12通知测量得到的输入电流。输入电流测量单元11测量得到的输入电流的电流值与供给至振荡单元13的输入电流相对应。可以将输入电流测量单元11测量得到的输入电流称为初级线圈的输入电流。输入电流测量单元11包括并联连接且阻抗不同的多个电阻器Rl和R2。当测量来自DC电源E的输入电流时，对切换元件SW进行切换，以使得该输入电流流向多个电阻器的其中一个。输入电流测量单元11根据来自初级侧控制器12的控制信号使切换元件SW进行动作，并对电阻器Rl和电阻器R2进行切换。可以将电阻器Rl称为待机状态或认证状态用的电阻器。可以将电阻器R2称为充电状态用的电阻器。初级侧控制器12可以是微计算机，其中该微计算机包括用作判断单元的中央处理单元(CPU)以及用作存储器单元的存储器装置(非易失性存储器(ROM)和易失性存储器(RAM)等)。初级侧控制器12根据存储在存储器装置中的各种数据和程序，来控制诸如振荡单元13的LC电路的振荡等的各种操作。本实施例的初级侧控制器12可以对来自非接触受电装置20的电磁感应型数据通信(例如，后面将说明的各种应答信号)进行解调，并根据解调后的信号对振荡单元13的振荡进行控制。ROM预先存储后面将说明的各种阈值以及对从非接触受电装置20发送来的无线通信信号进行解调并对解调后的信号进行分析所需的各种参数。初级侧控制器12是存储器单元和判断单元的一个示例。振荡单元13包括初级线圈LI和谐振电容器Cl并联连接的初级侧LC电路(谐振电路)13a。将从初级侧控制器12供给的输入电流供给至初级侧LC电路13a。当该输入电流流向初级侧LC电路13a时，初级侧LC电路13a用于生成流向初级线圈LI的AC电流，并且初级线圈LI生成预定频率的交变磁通。接着，将说明非接触受电装置20。非接触受电装置20包括谐振电路单元21，用于从非接触供电装置10接收交变磁通；整流电路单元22，其用作用于将AC电流转换成DC电流的转换单元；负载电流控制单元23，用于对来自整流电路单元22的DC电流进行恒流控制以生成负载电流；次级侧控制器(充电电流控制单元)24，用于向负载供给充电电流；充电电流测量单元25，用于测量充电电流的电流值；以及电池BA，其用作从次级侧控制器24供给充电电流(电力)的负载。谐振电路单元21包括次级线圈L2和电容器C2并联连接的次级侧谐振电路(LC电路)21a。次级侧谐振电路21a输出由于初级线圈LI的交变磁场而在次级线圈L2中感应产生的AC电流。谐振电路单元21与整流电路单元22相连接，并将该AC电流供给至整流电路单元22。 在本实施例中，对次级侧谐振电路21a的电容器C2进行选择，以使得次级线圈L2与初级线圈LI良好地进行磁耦合。由于次级线圈L2与初级线圈LI良好地进行磁耦合，因此非接触受电装置20可以高效地接收大量电力并向电池BA供给大量DC电力(电流)。整流电路单元22供给有谐振电路单元21的次级线圈L2的端子之间所产生的电力(电压)。整流电路单元22包括与谐振电路单元21串联连接的整流二极管以及用于对整流二极管整流后的电力进行平滑的平滑电容器，并且整流电路单元22构成了用于将从谐振电路单元21供给的AC电流转换成DC电流的所谓的半波整流电路。此外，整流电路单元22与负载电流控制单元23相连接，并将转换得到的DC电流供给至负载电流控制单元23。整流电路单元22的结构仅是用于将AC电流转换成DC电流的整流电路的一个示例。整流电路单元22不局限于这种结构，并且可被配置成使用二极管桥的全波整流电路或者任何其它已知的整流电路。负载电流控制单元23根据从整流电路单元22供给的DC电流来生成负载电流，并将该负载电流供给至次级侧控制器24。被配置成可以进行恒流控制的负载电流控制单元23进行恒流控制，以使得将该负载电流调整成预定的负载电流。负载电流控制单元23被配置成可以改变负载电流的电流值。负载电流控制单元23根据从次级侧控制器24供给的控制信号来改变负载电流的电流值。次级侧控制器24可以是包括中央处理单元(CPU)和存储器装置(ROM和RAM等)的微计算机。次级侧控制器24根据存储在存储器装置中的各种数据和程序，除执行诸如充电量控制等的各种控制以外，还判断电池BA的充电状态。本实施例的次级侧控制器24可以根据电池BA的充电量来生成提供给非接触供电装置10的无线通信信号。ROM预先存储如下内容诸如电池BA的充电量的判断等的充电量控制所需的各种信息；以及生成与非接触供电装置10进行交换的无线通信信号并基于这些通信信号进行调制所需的各种参数。次级侧控制器24是充电电流控制单元的一个示例。此外，次级侧控制器24与电池BA的正电极和负电极相连接，并且从电池BA接收驱动用的电力供给。次级侧控制器24可以根据电池BA的端子间电压等来检测电池BA的充电量。次级侧控制器24基于整流电路单元22的DC电压来进行用于开始或停止向电池BA供给电力的控制。更具体地，次级侧控制器24利用整流电路单元22进行直流转换得到的电压来控制向电池BA的电力供给。次级侧控制器24根据电池BA的充电量来判断是否输出充电电流。在非限制性的示例中，当电池BA的端子间电压小于预先设置的充电量判断用阈值时，次级侧控制器24判断为优选对电池BA进行充电并向电池BA供给充电电流。另一方面，当电池BA的端子间电压大于充电量判断用阈值时，次级侧控制器24判断为无需对电池BA进行充电并且不向电池BA供给充电电流。充电电流测量单元25测量从次级侧控制器24供给至电池BA的充电电流的电流值。充电电流测量单元25与次级侧控制器24相连接，并向次级侧控制器24通知测量得到的电流值。现在将说明电池BA的充电控制。首先，将说明非接触供电装置10所进行的控制。
在充电状态以外的状态(例如，待机状态)下，初级侧控制器12向振荡单元13供给对充电状态时的输入电流进行抑制后的输入电流。在非限制性的示例中，在非充电状态期间，初级侧控制器12间歇地工作，并向振荡单元13供给具有比充电状态时的电流值小的预定电流值的输入电流。可以将非充电状态下振荡单元13所输出的交变磁通称为装置检测信号。在待机状态下，初级侧控制器12检测初级线圈电压的峰电压是否已超过阈值，以对非接触受电装置20的设置进行判断。该阈值对应于非接触受电装置20配置在可与非接触供电装置10磁耦合的位置处的情况下的初级线圈电压的峰电压。例如，非接触受电装置20在配置于可与非接触供电装置10磁耦合的位置处的情况下，响应于用作装置检测信号的交变磁通来输出第一应答信号。该第一应答信号用于改变初级线圈电压，以使得非接触供电装置10中该初级线圈电压的峰电压超过阈值。当初级线圈电压的峰电压没有超过阈值时，初级侧控制器12判断为非接触受电装置20并未配置在可与非接触供电装置10磁耦合的位置处，并且使非接触供电装置10维持在待机状态。另一方面，当初级线圈电压的峰电压超过阈值时，即当从非接触受电装置20接收到第一应答信号时，初级侧控制器12判断为非接触受电装置20配置在可与非接触供电装置10磁耦合的位置处，并且非接触供电装置10处于认证状态。此外，初级侧控制器12开始对非接触受电装置20进行认证。更具体地，当接收到第一应答信号时，初级侧控制器12输出充电准备检查信号，以检查在配置在可与非接触供电装置10磁耦合的位置处的装置(非接触受电装置20)中是否进行了充电准备。当初级侧控制器12响应于该充电准备检查信号接收到表示进行了充电准备的第二应答信号时，初级侧控制器12输出表示设备类型等的ID确认信号。此外，当初级侧控制器12响应于该ID确认信号接收到表示确认了 ID的第三应答信号时，初级侧控制器12结束该认证并开始充电。当在非充电状态下，次级侧控制器24接收到装置检测信号时，次级侧控制器24输出第一应答信号，并向初级侧控制器12进行如下通知非接触受电装置20配置在从非接触供电装置10的初级线圈LI所输出的交变磁通与次级线圈L2相交的位置处。此外，当在非充电状态下，次级侧控制器24接收到充电准备检查信号时，次级侧控制器24检查电池BA的充电量并判断电池BA是否处于可充电状态。当处于可充电状态时，次级侧控制器24输出表示进行了充电准备的第二应答信号。当在非充电状态下，次级侧控制器24接收到ID确认信号时，次级侧控制器24确认该ID确认信号中所包括的ID。当可以确认出该ID时，次级侧控制器24输出第三应答信号。这两个装置10、20所进行的设置判断和认证过程仅是示例，并且本领域技术人员应当理解，该设置判断和认证可以通过其它过程来进行。当初级侧控制器12判断为非接触供电装置10处于认证状态时，初级侧控制器12进行工作，以使输入电流的电流值小于充电状态时的电流值。更具体地，初级侧控制器12向振荡单元13供给具有比充电状态时的电流值小的预定电流值的输入电流。当认证正常结束时，初级侧控制器12判断为可以进行充电并使供给至振荡单元13的输入电流的输出最大化。然后，与该输入电流相对应的AC电流流向初级线圈LI，并且初级线圈LI产生交变磁通。当处于充电状态时，输入电流测量单元11从待机状态或认证状态用的电阻器Rl切换为充电状态用的电阻器R2，以测量输入电流的电流值。充电状态用的电阻器R2的阻抗小于待机状态或认证状态用的电阻器Rl的阻抗。这使得充电状态期间的电力损耗减少。 现在将说明非接触受电装置20所进行的充电状态控制。当次级线圈L2与交变磁通相交时，从次级线圈L2向整流电路单元22供给AC电流。整流电路单元22将所供给的AC电流转换成DC电流并输出该DC电流。当负载电流控制单元23从次级侧控制器24接收到充电状态通知时，负载电流控制单元23对供给至次级侧控制器24的负载电流进行恒流控制。当次级侧控制器24供给有来自负载电流控制单元23的负载电流时，次级侧控制器24检测电池BA的充电量并根据该充电量输出充电电流。在充电状态下，充电电流测量单元25测量供给至电池BA的充电电流的电流值，并向次级侧控制器24通知该测量结果。此外，次级侧控制器24向负载电流控制单元23供给控制信号，以使从充电电流测量单元25所通知的充电电流的电流值并未变得小于负载电流的电流值。负载电流控制单元23根据来自次级侧控制器24的控制信号，对负载电流的电流值进行控制，以使负载电流的电流值小于充电电流的电流值。结果，即使在进行电池BA的充电、电池BA的电压升高、并且充电电流的电流值变低的情况下，也可以将负载电流的电流值相应地调整为小于充电电流。因而，可以连续地供给充电电流，直到电池BA变为满充电状态为止。此外，在初级线圈LI的附近存在诸如夹子、环状物或线圈等的金属异物的情况(诸如图2(a)和2(b)所示状态等的状态)下，本实施例的非接触供电装置10可以检测到该金属异物，以预先防止过电流使该金属异物发热。将初级线圈LI的附近定义为在来自初级线圈LI的交变磁通所能影响的范围内、充电期间交变磁通使金属异物发热的距离。该距离根据输入电流的电流值、温度、初级线圈LI的形状、以及金属异物的大小、形状和材质等而改变。与初级线圈LI和金属异物的相对位置无关地，只要金属异物比所设置的距离更近，则可以判断为金属异物存在于初级线圈LI的附近。现在将说明与金属检测有关的控制。初级侧控制器12以预定的检测周期从输入电流测量单元11获得针对振荡单元13的输入电流的电流值。该检测周期是基于使金属异物发热所需的时间而设置的。更详细地，该检测周期可以根据以下信息而改变所假定的金属异物的大小、类型、材质和形状；发热达到能够推定出发生异常的温度所需的时间；初级线圈LI的形状、大小和材质；以及输入电流的电流值；等等。在充电状态下，初级侧控制器12保持输入电流测量单元11在以前的检测周期中测量得到的基准电流值。初级侧控制器12将预先确定的电流值I与所保持的基准电流值相加以生成第一阈值。在充电状态期间输入电流测量单元11在最新的检测周期内测量得到的最新的输入电流大于或等于第一阈值的情况下，初级侧控制器12判断为存在金属异物(参见图3(a))。在所示例子中，初级侧控制器12保持了 I周期前测量得到的输入电流的电流值作为基准电流值。与基准电流值进行相加的电流值I是通过实验所设置的，并且根据以下信息而有所不同所假定的金属异物的大小、类型、材质和形状；能够推定出发生异常的发热温度；检测周期；初级线圈LI的形状、大小和材质；以及正常的输入电流的电流值;等等。
在最新的输入电流大于或等于第一阈值的情况下，这表明在从初级侧控制器12保持基准电流值的时刻到最新的检测周期的时间段内，输入电流上升了等于或大于电流值I的变化量。输入电流的该上升提供了针对推定出存在金属异物的充足支持。当最新的输入电流小于第一阈值时，初级侧控制器12将该输入电流的电流值作为新的基准电流值存储在RAM中并对基准电流值进行更新。基准电流值可以反映各种因素，包括诸如非接触供电装置10的当前状态和使用环境等的时间可变因素以及诸如组件的偏差等的装置固有因素。基准电流值至少根据时间可变因素而改变。因而，第一阈值是可变值。此外，当最新的输入电流小于第一阈值时，初级侧控制器12判断该输入电流的电流值(当前值)是否大于或等于预先确定的第二阈值(参见图3(b))。该第二阈值是通过实验所设置的，并且根据以下信息而有所不同所假定的金属异物的大小、类型、材质和形状；达到发生异常的发热温度所需的时间；初级线圈LI的形状、大小和材质；以及存在异物的情况下的输入电流的电流值；等等。在一个示例中，第二阈值是固定值。当最新的输入电流小于第一阈值和第二阈值时，初级侧控制器12判断为不存在金属异物。当最新的输入电流大于或等于第一阈值或第二阈值时，初级侧控制器12判断为存在金属异物并且停止将该输入电流供给至振荡单元13。初级侧控制器12使显示灯W点亮，以生成表示存在金属异物的通知。在待机状态或认证状态下，初级侧控制器12判断最新的输入电流的电流值是否大于或等于预先确定的第二阈值，以进行金属异物判断(参见图3(b))。在充电状态下，当最新的输入电流的电流值小于基准电流值时，初级侧控制器12并不进行金属异物的判定，而是将该最新的电流值设置为新的基准电流值。此外，初级侧控制器12根据新设置的基准电流值来确定充电状态用的第一阈值(更具体地，与基准电流值进行相加的电流值I)。在充电状态下，输入电流的电流值可以根据电池BA的充电量而改变。更具体地，与电池BA的充电量低的情况(充电未进行)相比，在电池BA的充电量高的情况(接近满充电状态)下，输入电流的电流值较低。此外，在非接触受电装置20的电流消耗增加时(例如，在便携式电话接听电话时或者当背光灯点亮时)，输入电流的电流值可能增加。在这种情况下，在测量所保持的基准电流值的时刻与进行最新的检测周期的时刻之间，输入电流的电流值的差增大。在最新的输入电流的电流值低于基准电流值时不更新第一阈值而使用该同一阈值的情况下，可能发生误检测。因而，在充电状态下输入至初级线圈的输入电流的电流值下降的情况下，初级侧控制器12根据该电流值来改变充电状态用的第一阈值，以避免发生误检测。
如以上详细说明的，本实施例具有以下所述的效果。(I)在充电状态下，初级侧控制器12通过将基准电流值与预先确定的电流值相加来生成第一阈值，其中该基准电流值对应于输入电流测量单元11以前测量得到的输入电流的电流值。在所述输入电流测量单元测量得到的最新的输入电流大于或等于所述第一阈值的情况下，初级侧控制器12判断为在初级线圈LI的附近存在金属异物。这样，初级侧控制器12基于以固定周期测量得到的输入电流的电流值的差来判断是否存在金属异物。在判断最新的电流值是否大于或等于第二阈值的情况下，根据诸如温度以及金属异物的形状、类型和大小等的外部条件，判断结果可能有所不同。然而，初级侧控制器12的判断结果不受外部条件的影响。更具体地，通过使用以固定检测周期所获得的电流值的差，可以抵消 诸如温度以及金属异物的形状、类型(材质)和大小等的外部条件的差异。因此，可以更加准确地判断金属异物的有无。此外，可以减少由于温度以及金属异物的形状、类型和大小所引起的判断偏差。(2)输入电流在待机状态、认证状态和充电状态之间有所不同。因而，即使在将输入电流的电流值与基于在不同状态下输入该输入电流时获得的基准电流值所生成的第一阈值进行比较的情况下，也可能发生金属检测误差。因而，上述实施例的初级侧控制器12基于充电状态下所获得的基准电流值来设置第一阈值，以检测是否存在金属异物。这样，初级侧控制器12将与获得基准电流值时的状态相同的状态下所获得的输入电流的电流值与第一阈值进行比较。因而，可以更加精确地检测金属异物。(3)在电流值大于或等于第二阈值的情况下，初级侧控制器12也判断为存在金属异物。因而，与仅使用电流值的差来进行判断的情况相比，可以更加精确地检测金属异物的存在。(4)初级侧控制器12以固定周期更新基准电流值。因而，当输入电流的状态或者初级线圈LI和次级线圈L2之间的间隙发生改变时，可以与该改变相对应地在大致相同的状态下对输入电流的电流值进行比较，并且可以更加精确地检测金属异物。(5)输入电流的电流值根据电池BA的充电进度(即，充电量)而改变。在输入电流的电流值下降的情况下，可以判断为接近满充电状态。然而，在特定时刻对充电中的非接触受电装置20进行驱动的情况下，输入电流的电流值可能增加。在这种情况下，在前次检测和当前检测之间，输入电流的电流值的差增大。这可能导致误检测。因而，在充电状态下供给至振荡单元13的输入电流的电流值下降的情况下，初级侧控制器12根据该电流值来改变充电状态用的第一阈值。这样可以与电池BA的充电量无关地减少金属异物的误检测。(6)输入电流测量单元11包括阻抗不同的电阻器R I和电阻器R2。在初级线圈LI所产生的交变磁通没有与次级线圈L2相交的情况下，输入电流流经电阻器R1。在该交变磁通与次级线圈L2相交的情况下，输入电流流经电阻器R2。由于输入电流的电流值在进行充电的状态和不进行充电的状态之间有所不同，因此可以相应地改变电阻器的阻抗。因而，在输入电流的电流值小的情况下，增大阻抗，并且在输入电流的电流值大的情况下减小阻抗。这样防止了不需要的电力消耗。(7)通常，电池BA的充电量使充电电流改变。因而，当来自次级线圈L2的AC电流被转换成DC电流并被直接供给至电池BA时，流入次级线圈L2的电流的值根据电池BA的充电量而改变。此外，流入初级线圈LI的输入电流的电流值也根据次级线圈L2的电流值而改变。因此，可能无法判断输入电流的电流值的变化是因金属异物还是因电池BA的充电量所引起的。因而，在本实施例中，对DC电流进行恒流控制，以使得具有相同电流值的电流流向次级线圈L2。这样使得能够排除输入电流的电流值因电池BA的充电量而改变的可能性。因而，当流向初级线圈L I的输入电流的电流值改变时，可以判断为这是由于金属检测所引起的影响，并且可以减少误检测。(8)通常，当电池BA的充电量接近满状态时，电池BA的电压上升并且充电电流的电流值下降。因而，负载电流控制单元23对负载电流进行恒流控制，以使得负载电流的电流值变得低于充电电流的电流值。这样确保了受电电流。因而，可以在进行充电的情况下进行金属异物检测。上述实施例可以如以下所述进行修改。 在上述实施例中，初级侧控制器12判断输入电流的电流值是否大于或等于第二阈值，以检测金属异物。然而，初级侧控制器12可以仅使用用于判断电流变化量的第一阈 值。 在上述实施例中，输入电流测量单元11在充电状态和充电状态以外的状态下对电阻器Rl和R2进行切换，以使阻抗改变。然而，在充电状态和充电状态以外的状态下，阻抗可以相同。 在输入电流测量单元11测量得到的最新的输入电流的电流值与I周期前的电流值(基准电流值)之间的差大于或等于电流值I的情况下，初级侧控制器12可以判断为存在金属异物。在2周期前的电流值(基准电流值)与I周期前的电流值之间的差、以及2周期前的电流值(基准电流值)与最新的输入电流的电流值之间的差都大于或等于预先确定的电流值I的情况下，初级侧控制器12可以判断为存在金属异物。这样使得能够更加精确地对金属异物进行判断。在这种情况下，初级侧控制器12将I周期前的电流值和2周期前的电流值分别作为基准电流值进行存储。 在上述实施例中，在输入电流测量单元11测量得到的最新的输入电流的电流值大于或等于基于I周期前的电流值(基准电流值)的第一阈值的情况下，初级侧控制器12判断为存在金属异物。在另一示例中，在最新的电流值大于或等于基于2周期前的电流值的第一阈值、并且还大于或等于基于I周期前的电流值的另一第一阈值的情况下，初级侧控制器12可以判断为存在金属异物。这样使得能够更加精确地对金属异物进行判断。在这种情况下，初级侧控制器12将I周期前的电流值和2周期前的电流值分别作为基准电流值进行存储。 在上述实施例中，在充电状态下供给至初级线圈的输入电流的电流值下降的情况下，初级侧控制器12根据该电流值来改变充电状态用的第一阈值。在另一示例中，初级侧控制器12可以从次级侧控制器24接收用于通知充电量的控制信号，并基于该控制信号来改变充电状态用的第一阈值。更具体地，在充电电流的电流值小于负载电流的电流值的情况下，次级侧控制器24输出用于使第一阈值改变的控制信号。当接收到该控制信号时，初级侧控制器12基于该控制信号或输入电流的电流值来改变充电状态用的第一阈值。 在上述实施例中，非接触受电装置20的充电电流控制单元24可以进行充电控制。然而，可以将充电电流控制单元24配置在非接触供电装置10中，并且可以在非接触供电装置10进行充电控制。
在上述实施例中，金属检测是在将负载电流控制为小于充电电流的情况下所进行的。然而，负载电流值可以是固定值。当充电电流小于负载电流时，可以使与基准电流值相加的电流值I改变。 代替测量从电源E供给的输入电流，输入电流测量单元11可以测量供给至振荡单元13或线圈LI的输入电流。附图标记说明
100…非接触充电系统、10…非接触供电装置、11…输入电流测量单兀、12…初级侧控制器、13…振荡单元、20…非接触受电装置、21…谐振电路单元、22…整流电路单元、23…负载电流控制单兀、24…次级侧控制器、25…充电电流测量单兀、BA…电池、LI…初级 线圈、L2…次级线圈
权利要求
1.一种非接触供电装置，用于以非接触方式从初级线圈向次级线圈供给电力，所述非接触供电装置包括 所述初级线圈，其中向所述初级线圈供给交流电流以产生交变磁通； 输入电流测量单元，用于在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的充电状态下，测量所述初级线圈的输入电流的电流值；以及 判断单元，用于在所述输入电流测量单元在最新的检测周期内测量得到的最新的输入电流大于或等于通过将预先确定的电流值与基准电流值相加所获得的阈值的情况下，判断为检测到金属异物，其中所述基准电流值对应于所述输入电流测量单元在先前的检测周期内测量得到的输入电流的电流值。
2.根据权利要求I所述的非接触供电装置，其中， 所述阈值是第一阈值； 在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈不相交的待机状态、或者用于判断所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈是否相交的认证状态下，在所述输入电流测量单元测量得到的最新的电流值大于或等于预先确定的第二阈值的情况下，所述判断单元判断为检测到金属异物；以及 在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的所述充电状态下，在所述输入电流测量单元测量得到的最新的输入电流大于或等于所述第一阈值的情况下，所述判断单元判断为检测到金属异物。
3.根据权利要求I或2所述的非接触供电装置，其中， 所述阈值是第一阈值；以及 在所述输入电流测量单元测量得到的最新的输入电流大于或等于所述第一阈值的情况下或者在最新的电流值大于或等于预先确定的第二阈值的情况下，所述判断单元判断为检测到金属异物。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的非接触供电装置，其中，所述判断单元以固定周期更新所述基准电流值。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的非接触供电装置，其中，所述输入电流测量单元包括 第一测量电阻器，其中在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈不相交的情况下，所述输入电流流经所述第一测量电阻器；以及 第二测量电阻器，其中在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的情况下，所述输入电流流经所述第二测量电阻器， 其中，所述第一测量电阻器的阻抗与所述第二测量电阻器的阻抗不同。
6.根据权利要求I所述的非接触供电装置，其中， 所述判断单元将I周期前的检测周期内测量得到的输入电流的电流值作为所述基准电流值进行保持，以及 在最新的输入电流小于所述阈值的情况下，所述判断单元将该最新的输入电流作为新的基准电流值进行保持以更新基准电流值。
7.一种非接触充电系统，包括 非接触供电装置，其包括初级线圈，其中向所述初级线圈供给交流电流以产生交变磁通；以及 非接触受电装置，其包括次级线圈，其与所述初级线圈所产生的交变磁通相交；转换单元，用于将从所述初级线圈经由所述次级线圈所供给的交流电流转换成直流电流；以及负载，其中向所述负载供给所述转换单元转换得到的直流电流， 其中，所述非接触供电装置还包括 输入电流测量单元，用于在所述初级线圈所产生的交变磁通与所述次级线圈相交的充电状态下，测量所述初级线圈的输入电流的电流值；以及 判断单元，用于在所述输入电流测量单元在最新的检测周期内测量得到的最新的输入 电流大于或等于通过将预先确定的电流值与基准电流值相加所获得的阈值的情况下，判断为检测到金属异物，其中所述基准电流值对应于所述输入电流测量单元在先前的检测周期内测量得到的输入电流的电流值，以及所述非接触受电装置还包括 负载电流控制单元，用于对通过所述转换单元转换成直流电流的负载电流进行恒流控制； 充电电流控制单元，用于将所述负载电流作为充电电流供给至所述负载；以及 受电侧测量单元，用于测量所述充电电流的电流值， 其中，所述负载电流控制单元对所述负载电流进行恒流控制，以使所述负载电流的电流值低于所述充电电流的电流值，以及 所述判断单元在所述负载电流控制单元正执行恒流控制的情况下进行判断。
8.根据权利要求7所述的非接触充电系统，其中， 在针对所述负载的充电电流低于所述负载电流的情况下，所述非接触受电装置发送用于通知这样的状况的信号，以及 所述非接触供电装置在接收到所述信号时，改变所述预先确定的电流值。
全文摘要
在充电状态下，初级侧控制器(12)保持与输入电流测量单元(11)在先前的检测周期内测量得到的输入电流相对应的基准电流值。初级侧控制器(12)将所保持的基准电流值与预先确定的电流值相加，并生成第一阈值。在输入电流测量单元(11)在最新的检测周期内测量得到的输入电流等于或大于第一阈值的情况下，判断为在初级线圈(L1)的附近存在金属异物。
文档编号H02J7/00GK102763306SQ201180010228
公开日2012年10月31日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月26日
发明者井坂笃, 加田恭平, 太田和代, 松元宇宙, 金久保圭秀, 铃木一敬, 长竹洋平 申请人:松下电器产业株式会社